白羽扇豆簇生根碳分泌差异的基因组学解析及其磷活化机制研究

本研究针对低磷胁迫下植物簇生根碳分泌机制不明的难题，通过整合正电子发射示踪成像（PETIS）与RNA-Seq技术，首次在Lupinus albus L.中鉴定出699个与碳分泌水平相关的基因，包括铝激活苹果酸转运体（ALMT）和多药毒性化合物外排（MATE）基因家族成员，以及酸性磷酸酶（APase）和磷转运体PHO1;6H等关键因子，为解析植物磷高效利用的分子机制提供了新视角。

　　

为适应低磷环境，多种植物演化出能释放有机酸和酸性磷酸酶（APase）的簇生根结构。以白羽扇豆（Lupinus albus L.）为模型，研究者利用正电子发射示踪成像系统（PETIS）观察到其簇生根存在斑点状碳（C）分泌现象，且分泌量存在显著差异。通过结合PETIS与RNA-Seq技术，团队分析了不同分泌活性簇生根的转录组特征，发现564个基因与分泌水平呈正相关，135个呈负相关。正相关基因中包含3个铝激活苹果酸转运体（ALMT）基因和2个多药毒性化合物外排（MATE）基因，分别可能参与苹果酸和柠檬酸的分泌过程；同时鉴定出两个编码分泌型APase的基因。除PHO1;6H外，所有磷转运体基因表达稳定，而PHO1;6H在高碳分泌根中显著上调。该研究揭示了植物磷动员过程中的潜在关键基因，为理解植物适应磷缺乏的分子机制提供了新见解。